1. Наука
  2. Видання
  3. Системи обробки інформації
  4. 4(155)'2018
  5. Визначення механічної напруги в елементах кріплення осердь статорів турбогенераторів

Визначення механічної напруги в елементах кріплення осердь статорів турбогенераторів

А.В. Строкоус
Анотації на мовах:


Анотация: В роботі, з використанням 3D-моделі і програмних комплексів SolidWorks і ANSYS, виконаний розрахунок ЕРС, наведених потоками розсіювання в зоні кріплення осердя статора турбогенератора до корпусу, розраховані електромагнітні сили, що діють на систему кріплення осердя, отримана картина розподілу механічних напружень в елементах вузла кріплення, що виникають при дії електромагнітних сил з частотою 50, 100 і 200 Гц. Зазначено, що необхідність проведення додаткових досліджень електромагнітних сил і механічної напруги в елементах кріплення осердя статора визначена особливостями роботи національної енергетичної системи («піки» і «провали» енергоспоживання, значний знос електроустаткування теплових електростанцій і т.д.). Дослідження проводилися для турбогенераторів потужністю 200–300 МВт, які є практично єдиними маневреними потужностями в енергосистемі України і часто працюють на блоках теплових електростанцій в неномінальних режимах. Зібрані автором дані про турбогенератори, які часто працюють в неномінальних режимах, дозволили стверджувати, що вони мають більш низьку надійність, ніж турбогенератори, які працюють тільки в номінальних режимах. У неномінальних режимах відзначено посилення вібрації, що, в свою чергу, призводить до появи додаткових дефектів в найбільш навантажених елементах машин, зокрема, в вузлах підвіски осердя статора до корпусу: визначена поява на поверхні спинки осердя відкладень продуктів фреттинг-зносу, ослаблення і рухливість розпірних клинів, поява втомних тріщин в зварних швах і кільцевих ребрах рами, ослабленню гайок та обрив шийок стяжних шпильок. Отримано розподіл механічної напруги по довжині шпильки, що стягує, при різних частотах, виконано порівняння з допустимими значеннями напружень для використовуваних матеріалів кріплення, зроблені висновки про можливість роботи турбогенераторів в діапазоні розглянутих частот 50, 100 і 200 Гц. Підтверджено можливість комп'ютерного моделювання виникаючих зусиль в елементах кріплення в різних режимах з метою прогнозування їх робочого стану з рекомендацією підтвердження на практиці шляхом установки додаткових датчиків. 39


Ключові слова: турбогенератор, стяжна шпилька, частота, електромагнітна сила, механічне напруження, 3D модель, програмний комплекс

Список літератури

1. Шевченко В.В. Определение технического состояния турбогенераторов для установления необходимости их ре-абилитации или замены / В.В. Шевченко, И.Я. Лизан // Системи озброєння і військова техніка. – 2015. – № 2(42). – С. 145-150.
2. Grüing A. Electromagnetic forces and mechanical oscillations of the stator end winding of turbogenerators / A. Grüing, S. Kulig // Recent Developments of Electrical Drives. – Institute of Electrical Drives and Mechatronics. University of Dortmund. – 2006. – Springer. – Р. 115-126.
3. Шевченко В.В. Прогнозирование эксплуатационного ресурса турбогенераторов по данным вибрационного кон- троля / В.В. Шевченко, А.В. Строкоус // Norwegian Journal of Development of the International Science. – 2017. – № 10. – Р. 78-83.
4. Moore W.G. Inspection, repair and rewind experience on large, air-cooled, high voltage generators / W.G. Moore, A. Khazanov // National Electric Coil. – 2010. – № 213. – P. 1-13.
5. Shevchenko V. Proposals for improving the technical state of turbogenerators in excess of the service life / V. Shevchen-ko // Modern Electrical and Energy Systems (MEES-2017 IEEE), Kremenchug, 2017. – P. 156-159. https://doi.org/10.1109/MEES.2017.8248876.
6. Кузнецов Д.В. Исследование электромагнитных сил, действующих на стяжные призмы сердечника статора тур-богенератора / Д.В. Кузнецов // Электричество. – 2006. – № 10. – С. 47-53.
7. Шевченко В.В. Режимы эксплуатации турбогенераторов с учетом требований устойчивости работы энергосис-темы / В.В. Шевченко. А.В. Строкоус // Энергосбережение Энергетика Энергоаудит. – 2016. – № 2. – С. 33-42.
8. Шумилов Ю.А. Уменьшение повреждаемости статоров мощных турбогенераторов, вызванных вибрацией в тор-цевой зоне / Ю.А. Шумилов, А.В. Штогрин // Электротехника и электромеханика. – 2014. – №1. – С. 37-39.
9. Qing G. Vibration analysis of large turbo-generator stator system / Qing Guanghui, Qiu Jiajun, Hu Yuah // International Conference on Power System Technology. October 13–17, 2002, Kunming, China. – No. 4. – P. 2168-2172. https://doi.org/10.1109/ICPST.2002.1047166.